Światłowód jednomodowy a światłowód wielomodowy: różnice w rdzeniu, odległość i sposób wyboru

Inżynier sieciowy planujący 600-metrową sieć szkieletową kampusu staje przed znanym dylematem: światłowód jednomodowy czy wielomodowy? Odpowiedź nie dotyczy tego, która technologia jest lepsza w ujęciu abstrakcyjnym. Chodzi o dopasowanie kabla do długości łącza, docelowej przepustowości i budżetu, którego możesz obronić przed zespołem finansowym. Krótka wersja: wybierz tryb pojedynczy w przypadku długich biegów na świeżym powietrzu i w przypadku łączy, które muszą przetrwać kilka cykli aktualizacji; wybierz tryb wielomodowy dla krótkich, przewidywalnych łączy wewnętrznych, w których dzisiejsza optyka zapewnia najniższy koszt na port.

Produkujemy obie rodziny włókien w naszym zakładzie w Nantong, a błędy w wyborze, które widzimy u kupujących, zwykle wynikają z porównania jedynie ceny za metr, ignorując koszt transiwera, ograniczenia odległości i ścieżkę modernizacji. W tym przewodniku omówiono różnice fizyczne, liczby w świecie rzeczywistym i wynikające z nich decyzje dotyczące zakupu.

Co właściwie oddziela światłowód jednomodowy i wielomodowy

Obydwa typy włókien mają tę samą średnicę płaszcza wynoszącą 125 mikronów, dzięki czemu z zewnątrz wyglądają niemal identycznie. Znaczącą różnicą jest rdzeń, szklana ścieżka, po której wędruje światło. Światłowód jednomodowy ma rdzeń o grubości około 8 do 10 mikronów, typowo 9 mikronów w przypadku G.652D, który jest wystarczająco wąski, aby umożliwić tylko jedną ścieżkę światła. Światłowód wielomodowy ma rdzeń o średnicy 50 mikronów (OM2 do OM5) lub 62,5 mikrona (OM1), co pozwala setkom modów odbijać się wzdłuż rdzenia pod nieco różnymi kątami.

Te dodatkowe tryby tworzą dyspersję modalną. Kiedy wiele promieni świetlnych podróżuje różnymi drogami, niektóre docierają do odbiornika wcześniej niż inne, a impuls się rozszerza. Po przekroczeniu pewnej odległości rozszerzone impulsy nakładają się na siebie w takim stopniu, że odbiornik nie jest już w stanie odróżnić 1 od 0. Dlatego światłowód wielomodowy ma sztywny pułap odległości, który jest ustalany na podstawie fizyki, a nie jakości kabla.

Wybór źródła światła odbywa się według tej samej logiki. Systemy jednomodowe wykorzystują nadajniki laserowe o długości fali 1310 nm lub 1550 nm, które emitują spójną, wąską wiązkę. Systemy wielomodowe wykorzystują lasery emitujące powierzchnię z pionową wnęką (VCSEL) lub diody LED o długości fali 850 nm lub 1300 nm, które są niedrogie, ale wytwarzają szerszą i mniej spójną wiązkę. Praktyczna konsekwencja jest bezpośrednia: tryb pojedynczy osiąga dziesiątki kilometrów przy dużej przepływności, podczas gdy tryb wielomodowy mierzony jest w setkach metrów.

Tryb jednomodowy i wielomodowy w skrócie

Światłowód jednomodowy: zbudowany z myślą o odległości i rozwoju

Światłowód jednomodowy jest domyślnym wyborem dla każdego łącza przechodzącego przez kampus, miasto lub region. Jego tłumienie wynosi w przybliżeniu 0,4 dB na kilometr przy 1310 nm i 0,2–0,3 dB na kilometr przy 1550 nm, co oznacza, że ​​dobrze spasowane łącze może przejechać 10, 20, a nawet 40 kilometrów bez regeneracji. Specyfikacja ITU-T G.652D obejmuje obecnie najczęściej stosowane światłowód jednomodowy i jest to włókno stosowane w większości zewnętrznych kabli z luźną tubą, instalacjach OPGW i ADSS.

W trybie pojedynczym usłyszysz dwa oznaczenia. OS1 to wariant wewnętrzny ze szczelnym buforem i bardziej konserwatywnymi ograniczeniami zasięgu, natomiast OS2 to wariant zewnętrzny z luźną rurą, który obsługuje transmisję w pełnym spektrum i dłuższe rozpiętości. W przypadku zewnętrznych sieci szkieletowych standardem jest OS2 w kablu wypełnionym żelem i blokowanym wodą. W przypadku pionów i pomieszczeń technicznych bardziej praktyczny jest OS1 w trudnopalnym płaszczu ze szczelnym buforem.

Argument dotyczący aktualizacji jest tutaj mocny. Kiedy łącze jednomodowe jest zbudowane przy użyciu światłowodu G.652D, przyszła zmiana z 10G na 100G lub 400G zwykle wymaga jedynie wymiany optyki na każdym końcu, a nie ciągnięcia nowego kabla. Dlatego operatorzy energetyczni i telekomunikacyjni w dalszym ciągu instalują transport jednomodowy na nowych trasach długodystansowych i średniodystansowych. Aby zrozumieć, skąd biorą się limity zasięgu, zapoznaj się z naszym przewodnikiem na temat jak daleko może przebiegać kabel światłowodowy .

Jednomodowy światłowód ITU-G.652D do łączy długodystansowych Światłowód ten spełnia standard G.652D, obsługując przyszłe aktualizacje z 10G do 400G jedynie poprzez wymianę optyki. Niskie tłumienie przy 1310 i 1550 nm sprawia, że ​​idealnie nadaje się do tras użyteczności publicznej i telekomunikacyjnych. Zobacz produkt →

Światłowód wielomodowy: zoptymalizowany pod kątem krótkich i szybkich łączy

Światłowód wielomodowy pozostaje głównym narzędziem w centrach danych i korporacyjnych sieciach LAN i nie bez powodu: jest tańszy w przeliczeniu na metr, a jego optyka jest historycznie tańsza, ponieważ produkcja VCSEL jest mniej skomplikowana niż lasery jednomodowe. W rodzinie OM różnice dotyczą przepustowości i zasięgu.

• OM1: rdzeń 62,5 mikrona, przeznaczony do nadajników LED, obsługuje 1G do około 300 m; 10G jest praktyczne tylko do około 33 m.
• OM2: rdzeń 50 mikronów, poprawiona przepustowość, 10G do około 82 m.
• OM3: 50-mikronowy rdzeń zoptymalizowany pod kątem lasera, 10G do około 300 m, 40G/100G do około 100 m.
• OM4: światłowód zoptymalizowany laserowo o grubości 50 mikronów, 10G do około 550 m, 40G/100G do około 150 m.
• OM5: światłowód szerokopasmowy o grubości 50 mikronów, obsługujący multipleksację z podziałem długości fali krótkofalowej, zaprojektowany w celu zwiększenia zasięgu 100G.

Schemat jest jasny: każdy stopień w górę drabiny OM kupuje większą przepustowość, ale zasięg przy dużych prędkościach pozostaje w zakresie 100-500 metrów. To sprawia, że ​​tryb wielomodowy idealnie nadaje się do połączeń typu rack-rack, sieci pamięci masowej i budowania szkieletów, gdzie odległości są krótkie i przewidywalne. Sprawia to również, że jest to bardziej ekonomiczny wybór, gdy cała sieć mieści się w jednym budynku.

Jak wybrać: odległość, budżet i zabezpieczenie na przyszłość

Zacznij od najgorszej długości łącza w planie sieci, a nie od średniej. Jeśli jakiekolwiek łącze stałe przekracza 300 metrów, bezpieczniejszym rozwiązaniem jest tryb pojedynczy. Jeśli każde łącze znajduje się wewnątrz budynku lub centrum danych, na długości mniejszej niż 150 metrów i jest mało prawdopodobne, że będzie się przemieszczać, wielomodowy OM3 lub OM4 zapewni najniższy całkowity koszt.

Porównanie budżetu to nie tylko cena kabla. Wielomodowy transceiver 10G nadal kosztuje mniej niż jednomodowy transceiver 10G przy tej samej prędkości, chociaż różnica ta zmniejszyła się w ostatnich latach. Przy prędkościach 400G i więcej dominuje optyka jednomodowa, ponieważ zasięg wielomodowy przy tych prędkościach spada do kilkudziesięciu metrów. Jeśli horyzont planowania wynosi od pięciu do dziesięciu lat, tryb pojedynczy chroni inwestycję w instalację kablową, zapewniając jednocześnie swobodę późniejszej zmiany prędkości.

Konstrukcja kabla ma znaczenie tak samo jak klasa włókna. Wybiegi na świeżym powietrzu wymagają konstrukcji z luźnymi rurkami i blokowanymi wodą, takich jak GYTS lub GYTA, które tolerują wilgoć i wahania temperatury. Wybiegi wewnętrzne wymagają szczelnie buforowanych, ognioodpornych kurtek, które spełniają przepisy budowlane i umożliwiają ciasne zakręty. Gdy sieć obejmuje oba środowiska, konwencjonalną odpowiedzią jest jednomodowa zewnętrzna sieć szkieletowa zakończona jednomodowymi pigtailami wewnętrznymi, z punktem przejściowym przy wejściu do budynku. To hybrydowe podejście sprawia, że ​​trudny do zastąpienia segment urządzeń zewnętrznych jest przyszłościowy.

GYTS Zewnętrzny kabel linkowy z luźną tubą z blokadą wody Zaprojektowany do użytku na zewnątrz, kabel ten ma osłonę połączoną stalą i polietylenem, smar blokujący wodę i konstrukcję typu linka z luźną rurką. Jest odporny na wilgoć i wahania temperatury, zapewniając niezawodne i długotrwałe działanie. Zobacz produkt →

Bardziej szczegółowe informacje na temat interakcji wydajności kabla, odległości i środowiska można znaleźć w naszym artykule kompletny przewodnik po wyborze przechodzi przez kompromisy.

Praktyczne uwagi dotyczące zakupów

Przed złożeniem zamówienia dopasuj każdy transceiver i kabel krosowy do określonej klasy światłowodu. Transceiver 10G SR w OM4 działa na odległość około 400 metrów, ale ten sam transceiver na OM3 jest ograniczony do 300 metrów. Systemy jednomodowe zbudowane w standardzie G.652D współpracują z optyką LR i ER niezależnie od tego, czy kabel jest oznaczony jako OS1 czy OS2, o ile jakość złącza i spawu jest prawidłowa.

Poproś o dane z testu tłumienia dla każdego bębna. Renomowany dostawca udostępnia na żądanie dane dotyczące tłumienia na kilometr i ślady OTDR. Sprawdź, czy kabel spełnia odpowiednią normę dla Twojego regionu i zastosowania oraz potwierdź, że materiał płaszcza odpowiada środowisku instalacji: PE do pochówku lub kanału na zewnątrz, LSZH do pionów wewnętrznych oraz specjalistyczne płaszcze do obszarów napowietrznych lub narażonych na gryzonie.

W przypadku wewnętrznego okablowania strukturalnego, kable dystrybucyjne z ciasnym buforem są łatwiejsze do zakończenia i poprowadzenia przez piony niż konstrukcje z luźną rurą. Wiele projektów centrów danych łączy wielomodową strefę OM4 lub OM5 z jednomodową siecią szkieletową, co jest uzasadnionym projektem, pod warunkiem, że przejście odbywa się w panelu krosowym, a oba typy włókien nigdy nie są ze sobą bezpośrednio łączone.

Wewnętrzny, ściśle buforowany kabel światłowodowy do prowadzenia w pionie Ten ciasno buforowany kabel zapewnia jednolitą średnicę, dobrą odrywalność, ognioodporność i stabilną temperaturę. Upraszcza zakończenie wewnętrznego okablowania strukturalnego i jest zgodny z normami YD/T901-2009 i IEC60794-1. Zobacz produkt →

Żaden typ włókna nie wygrywa w każdej sytuacji. Tryb wielomodowy to najbardziej ekonomiczne rozwiązanie w przypadku krótkich, stabilnych łączy wewnątrz budynków i centrów danych, zwłaszcza gdy budżet na optykę jest ograniczony, a długości łączy są znane. Tryb pojedynczy to bezpieczniejsze rozwiązanie w przypadku wszystkiego, co przebiega przez kampus, ulicę lub miasto, a także w przypadku każdej sieci, w której planujesz modernizację do prędkości powyżej 100G. Najpierw zamapuj długość łącza w najgorszym przypadku, ustal docelową przepustowość na następne pięć lat, a następnie wybierz klasę światłowodu obejmującą oba. Ta sekwencja pozwoli Ci uniknąć kosztownej zmiany kabla w trakcie projektu.